核級電纜的種類和性能分析

核級電纜，種類、數(shù)量繁多。據(jù)估算，一座百萬千瓦級的核電機組，所需各類電纜，型號有100余種，總長近200萬米，價值約1億元左右。如果按用途劃分，有電力電纜，控制電纜，測量電纜，通信電纜，防火電纜(硅絕緣電纜)等五大類。它們不僅應具有普通電纜的一般特性，還要具有低煙、無鹵、阻燃等特性，并要具有特定的耐環(huán)境性(如耐輻射性、耐LOCA性)。目前國內(nèi)盡管有專門研發(fā)和生產(chǎn)核級電纜的電纜企業(yè)，但是真正能夠生產(chǎn)出yōu秀的核級電纜的企業(yè)還在少數(shù)。

核級電纜特殊性能的要求，使得核級電纜與一般工業(yè)用電纜相比，zuì大的不同在于核電站用電纜材料的性能要求低煙無鹵阻燃性普通的低壓阻燃電纜一般以PVC等含氯聚合物作絕緣和護套。

核級電纜的絕緣和護套材料，必須采用低煙、無dú、無腐蝕性的的無鹵阻燃電纜料，如熱塑阻燃無鹵素或交聯(lián)阻燃無鹵素材料，才能滿足特殊的核ān全要求。無鹵電纜在發(fā)生火災時，燃燒釋放的煙霧量很低，不帶毒性及腐蝕性，其阻燃成分可有效發(fā)揮阻燃作用，不會使電纜成為火焰蔓延的通道。

無鹵電纜采用不含鹵素的聚合物作為基料，在燃燒時不會產(chǎn)生酸性氣體，因而其毒性及腐蝕性大大低于普通PVC電纜。

阻燃性無鹵阻燃電纜的阻燃機理

在不含鹵素的聚合物中加人大量的*或*等填充劑，它們在電纜燃燒時釋放結晶水，吸收大量熱量，從而抑制聚合物溫度上升，延緩熱分解，降低燃燒速度。另外，脫水分解產(chǎn)生的水蒸汽，能稀釋可燃性氣體，產(chǎn)生阻燃效果。聚合物的阻燃性，通常用氧指數(shù)法來評定，它表示試樣在氧氣和氮氣的混合物中燃燒時所需要的zuì低含氧量，指數(shù)越大，表示可燃性越小，阻燃性越好。一般氧指數(shù)(OI)至少為28才具有不燃特性。

耐火特性

當人們要求電纜線路在發(fā)生火災時能繼續(xù)發(fā)揮作用，并且當電纜由于使用上的需要架設在高危區(qū)域的線路上時，電纜必須具備耐火性能。一旦遇上火警，此種耐火電纜仍能在一定時間內(nèi)繼續(xù)ān全運行，為人員及設備的搶救提供電能。核電纜的耐火性能按使用要求不同，分一般耐火性能要求和特殊耐火性能要求。特殊耐火性能要求為：在對電纜撞擊條件下進行1000% ，5min燃燒試驗，火焰熄滅后繼續(xù)撞擊5min，同時用規(guī)定壓力的高壓水沖電纜，要求在整個試驗過程中電纜能保持繼續(xù)通電。

美國1974年制訂IEEE383電纜標準后，年發(fā)生核電廠電纜著火延燃事故，促使人們重視難燃性試驗標準的嚴格性問題。對于核島用電纜成品，達到無鹵/低煙/阻燃，即要求電纜成品能通過IEC332-3成束燃燒試驗，燃燒煙濃度達到IEC1034-2的技術要求，燃燒腐蝕性氣體達到IEC754-2規(guī)定的*值的要求，絕緣線芯通過IPCEAS-19-81規(guī)定的單根垂直燃燒試驗。礦用控制電纜MKVV KGCF46 MKVV32電纜

耐環(huán)境性

核級電纜用材料必須具有核電站固有工作環(huán)境所要求的耐環(huán)境性，即耐熱性、耐輻照性、耐LOCA性。

耐熱性

由于核級電纜常在高溫環(huán)境下工作，因此需要它們具有*耐熱使用性能，要選用耐熱性滿足要求的聚合物，并可讓電纜具有四十年以上的使用壽命。

耐輻照性

緩和環(huán)境，嚴酷環(huán)境核級電纜受到大量射線時，會使絕緣和護套材料變脆，機械性能變差。因此，作為核電站電纜用的絕緣和護套材料，必須具有優(yōu)良的耐輻照性。

各種不同的高聚物，其耐輻照性能不同。人們通常在高聚物里添加抗輻照劑，改進其耐輻照性能。有關電纜的耐L0CA性，不同核電站的要求也不相同。

綜上所述，核級電纜除要具有普通電纜所具有的性能之外，還要具有無鹵、低煙、阻燃的特性，并滿足根據(jù)其在敷設區(qū)域的正常和事故環(huán)境下完成ān全功能所必需的性能要求，也就是須滿足耐地震、耐正常和事故工況的--射線照射、耐LOCA/HELB事故工況的環(huán)境、工作溫度下具有電站設計壽期內(nèi)的使用壽命等需求。

另外，核級電纜的使用壽命，原來的設計指標是40年以上，下一代核電站要求達到60年，因此，原來的設計是否能滿足使用要求，尚有待于進一步的實驗驗證。如何延長電纜的使用壽命，已成為重要的研究課題。

低煙無鹵阻燃核電纜，是一種性能水平高、制造難度大的特種電纜，即使是進口產(chǎn)品，在應用過程中也暴露出了不少問題，有的甚至是很嚴重的問題。如何處理解決好這些問題是不能回避的。是否可以考慮采用低煙低鹵阻燃材料來生產(chǎn)核電站的特種電纜，這是電纜行業(yè)工作者可以探討的一個想法。這樣做，可以降低電纜材料的配方設計難度，可以使生產(chǎn)工藝較易實現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量會更可靠，在實際應用上也會更ān全。

核級電纜是性能水平高、制造技術難度大的電纜品種，目前生產(chǎn)技術上并未*成熟，有待于更深入的探討研究。

交聯(lián)電纜檢驗應考慮特殊因素

近年來，硅烷交聯(lián)聚乙烯電纜料（以下簡稱XLPE），因其具有所需制造設備簡單、工藝成熟、操作方便、綜合成本低等優(yōu)點，已成為低壓交聯(lián)電纜絕緣的主導材料。

　　目前常用的XLPE，一種是二步法XLPE，電纜廠在生產(chǎn)絕緣線芯時把接枝了硅烷的聚乙烯（PE）和催化劑母料按一定比例混合，在普通擠出機中擠制，然后在熱水或蒸汽中完成交聯(lián)；另一種一步法XLPE是由電纜料生產(chǎn)廠家，將所有原料按配比經(jīng)特殊方法混合在一起，電纜廠直接在擠出機中一步同時完成接枝和擠制絕緣線芯，然后在自然條件下完成交聯(lián)。這兩種XLPE的共同點是，無需特殊的擠出設備，交聯(lián)過程相對簡單，只要原材料及工藝條件符合要求，就能使其成為不溶不熔的熱固性塑料。與熱塑性PE相比，其耐熱變形和高溫下力學性能、環(huán)境應力龜裂、耐老化性能、耐化學性能等均有提高或改進，而電氣性能仍保持基本不變，并使電纜的*工作溫度由原來的70°C提高到90°C，從而提高了電纜的短時耐受電流的能力。綜上所述，XLPE低壓電纜已成為近年來電纜生產(chǎn)廠家的主要產(chǎn)品。

　　作為第三方檢驗機構承檢的該類電纜也在逐年增加，如何準確提供該類產(chǎn)品熱延伸及老化性能等測試結果，檢驗人員面臨著一些特殊情況，下面就此展開分析：

　　*，XLPE絕緣熱延伸異常的問題。筆者在檢測時常常會發(fā)現(xiàn)，XLPE電纜絕緣在200℃熱延伸試驗中負荷下伸長率大大超過標準規(guī)定的要求，或者試樣放入烘箱內(nèi)在很短時間內(nèi)熔斷，假如馬上用原樣復測，結果的再現(xiàn)性很好，若按照常規(guī)，只要試驗方法無誤，取樣正確，根據(jù)檢驗結果*可以下判定結論，但是對于XLPE來說，這樣做可能存在很大的風險。因為XLPE的交聯(lián)過程是一個與溫度、濕度、時間、絕緣厚度等因素相關的緩慢的化學變化的過程，尤其是自然交聯(lián)的XLPE絕緣料，更是受到以上因素的影響，完成交聯(lián)的時間會有較大差異，*可能在規(guī)定的試驗周期內(nèi)，尚未完成自然交聯(lián)。一旦隨時間推移完成了自然交聯(lián)，其性能有可能符合國家標準規(guī)定的要求。對于此類情況，筆者認為，在反映試樣當前情況的前提下，不能急于判定，而是應該為試樣提供一個促進交聯(lián)的條件--在90°C±2°C的熱水中浸泡4～5小時后再作熱延伸試驗。實踐證明，此時的試驗結果，可以作為判定依據(jù)。值得一提的是，個別廠家片面追求商業(yè)利潤，利用PE和XLPE外形特征相近的特點，將PE冒充XLPE，而PE是無論提供怎樣的促進交聯(lián)的條件都不會產(chǎn)生交聯(lián)變化的，它在性能上根本達不到XLPE的要求，這與石頭不能孵出小雞是一個道理。這就要求檢驗人員應具有識別真假、優(yōu)劣XLPE的能力。其實通過觀察和工作積累，我們可以根據(jù)試樣放入烘箱后的熔斷時間、熔斷點來區(qū)分被檢試樣究竟屬于欠交聯(lián)、劣質(zhì)XLPE，還是用了PE？但是作為第三方檢驗人員來說，是不能光憑經(jīng)驗下結論的，必須根據(jù)真實的數(shù)據(jù)來判定。

礦用控制電纜MKVV KGCF46 MKVV32電纜　　第二，XLPE熱老化試驗變化率超標的問題。檢測時，如果拿到試樣，立即制樣，按常規(guī)放入烘箱老化，往往會出現(xiàn)老化后抗張強度、斷裂伸長率變化率超標的現(xiàn)象，對這種結果下判定必須慎重。這種現(xiàn)象不*因為老化性能不良引起，有可能是因為XLPE尚未*交聯(lián)（從XLPE電纜料熱延伸隨溫水中放置的時間曲線可以看出，當熱延伸合格時，并不代表該試樣*交聯(lián)），而放入老化箱后，XLPE仍在完成其交聯(lián)過程，這就導致抗張強度增加，斷裂伸長率下降，zuì終變化率超標。由于完成老化時間較長，一旦試驗結束后再發(fā)現(xiàn)問題就比較麻煩，因此,有必要讓試樣*交聯(lián)后再進行老化試驗。

　　綜上所述，可見判定XLPE熱延伸、熱老化性能應該考慮特殊因素。從事第三方檢驗的人員，既不能草率為試驗結果下定論，因為這樣做存在著把合格的產(chǎn)品誤判為不合格的風險；也不能因為下結論有難度而避開這兩項試驗不做，這樣有可能讓不合格產(chǎn)品或jiǎ冒偽劣產(chǎn)品漏檢。因此，進行上述兩項試驗前，排除試樣尚未交聯(lián)或*交聯(lián)的可能是有必要的。我們提倡用科學、合理的試驗手段，提供公正、可靠的測試結果。